Итого (в проекции на ось У) на один прогон при шаге прогонов 600 мм:

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Итого (в проекции на ось У) на один прогон при шаге прогонов 600 мм:

- постоянная нагрузка ;

- снеговая нагрузка ;

- нормативная (постоянная + снеговая) нагрузка .

Расчет по 1-ой схеме нагружения: .

Максимальный изгибающий момент, возникающий в прогоне, равен

Максимальная поперечная сила в сечении:

кН.

Требуемый момент сопротивления сечения равен: .

Задаюсь шириной сечения мм. Тогда высота сечения м. Принимаю размер сечения прогона мм.

Момент сопротивления принятого сечения: м³;

Нормальное напряжение в сечении составит: .

Проверка на скалывание:

Устойчивость плоской формы деформирования:

;

Расчет прогона по II предельному состоянию:

; ;

. Следовательно, прогиб прогона превышает предельно допустимое значение. Для снижения прогиба увеличиваю высоту сечения: принимаю размер сечения прогона мм. При этом прочность сечения будет обеспечена, а прогиб составит:

; ;

. Следовательно, прогиб прогона не превышает предельно допустимого значения.

Расчет по 2-ой схеме нагружения: , кН.

Максимальный изгибающий момент, возникающий в прогоне, равен

Максимальная поперечная сила в сечении:

кН.

Т.к. полученные силовые характеристики существенно меньше тех, которые получаются при первой схеме нагружения, то дальнейшего расчета не привожу, т.к. прочность прогона обеспечена.

Окончательно принимаю к дальнейшему расчету сечение прогона мм. Прогон выполняется из неклееной древесины II сорта. Размер сечения соответствует сортаменту пиломатериалов из древесины 2 сорта ( по ГОСТ 24454).

Вес прогона на 1 м² конструкции составляет:

1.5. Определение усилий в элементах системы

Нагрузки на 1 м² плана здания

Таб. 4

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка , кПа
Постоянная (с учетом веса прогонов)	/0,97=0,31	1,1	0,34
Собственный вес системы	0,13	1,1	0,14
Итого постоянная:			0,48
Снеговая	1,0	1,6	1,6

Для снеговой нагрузки , так как .

Собственный вес системы определяется из выражения:

Нагрузки на 1 м системы составляют:

- постоянная (включая собственный вес) ;

- временная (снеговая) .

Система рассчитывается на два варианта сочетания нагрузок:

1) постоянная и временная нагрузка на всем пролете

2) постоянная нагрузка на всем пролете и временная на половине пролета.

При первом варианте сочетания нагрузок имеем:

Опорные реакции кН;

Усилие в затяжке кН.

Нормальная сжимающая сила в верхнем поясе у опор:

кН.

Нормальная сжимающая сила в середине верхнего пояса:

кН.

Изгибающий момент в четверти пролета:

При втором варианте сочетания нагрузок:

Опорные реакции кН;

кН.

Усилие в затяжке кН.

Исходные данные

Запроектировать сегментную металлодеревянную ферму покрытия над зданием спортзала, расположенном в г. Новороссийске. Группа конструкций А- I. Пролет фермы 18 м. Шаг ферм 3 м. Ограждающие конструкции – дощатый настил по неразрезным прогонам из спаренных досок под рулонную кровлю утепленного покрытия. В качестве утеплителя принимаем жесткие минераловатные плиты. Кровля – рубероидная (3 слоя рубероида, уложенного на мастике). Район строительства по снеговой нагрузке – I.

Сбор нагрузок

Для определения расчетных усилий в элементах сегментных ферм рассматриваются следующие сочетания нагрузок на горизонтальную проекцию:

- постоянная и временная по всему пролету – для определения усилий в поясах;

- постоянная нагрузка по всему пролету и временная нагрузка на половине пролета – для определения усилий в элементах решетки.

Схемы нагружения сегментных ферм снеговой и ветровой нагрузкой приведены в СНиП 2.01.07-85*. Однако, поскольку ветровая нагрузка разгружает ферму, в расчете ее не учитывают.

В расчете сегментной фермы рассмотрим 4 варианта загружения снеговой нагрузкой:

- равномерно распределенная по всему пролету;

- распределенная по закону треугольника на каждой половине пролета;

- равномерно распределенная на одной половине пролета;

- распределенная по закону треугольника на одной половине пролета.

Нагрузки на 1 м² приведены в таб. 4.1.

Таблица 4.1

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка,	Коэффициент надежности по нагрузке,	Расчетная нагрузка,

Постоянные нагрузки

1. Собственный вес дощатого настила по неразрезным прогонам из спаренных досок (без утеплителя и рулонной кровли). 0,35 1,1 0,385 2. Рубероидная кровля (трехслойная). 0,100 1,3 0,130 3. Утеплитель (жесткие минераловатные плиты). 0,105 1,2 0,126 4. Пергамин 0,05 1,3 0,065 5. Собственный вес фермы. 0,06 1,1 0,066

Итого:

0,665 0,772

Временные нагрузки

6. 0,5 1,4 0,7

Собственный вес фермы определяется по формуле

Опорные реакции

;

Проверка: ; . Невязка 0,02 %.

Вариант в). Снеговая нагрузка равномерно распределена на половине пролета

;

Опорные реакции

;

Проверка: ; .

Вариант г). Снеговая нагрузка распределена по закону треугольника на половине пролета

;

Опорные реакции

;

Проверка: ; .

Конструктивный расчет

Для изготовления деревянных элементов сегментной фермы будем использовать сосновую древесину второго сорта по, а для изготовления стальных элементов сталь марки С255 по ГОСТ 27772-88. Для склеивания будем использовать фенольно-резорциновый клей марки ФРФ 50 (ТУ 6-05-281-14-77).

Верхний пояс

O 1

-34.0

-23.1

-23.9

-16.6

-21.1

-58.0

O 2

-31.0

-21.1

-18.1

-13.6

-14.8

-52.0

O 3

-29.6

-20.1

-14.2

-10.1

-9.5

-49.7

O 4

-31.0

-21.1

-14.0

-7.4

-6.6

-52.0

O 5

-34.0

-23.1

-16.3

-6.5

-5.8

-57.1

Нижний пояс

U 1

29.0

19.7

20.4

14.2

18.0

49.5

U 2

29.6

20.1

15.5

12.3

12.0

49.7

U 3

29.6

20.1

12.9

7.8

6.9

49.7

U 4

29.0

19.7

13.9

5.6

5.0

48.8

Раскосы

D 1

0.4

0.3

-4.1

-1.5

-4.9

-4.4

D 2

-0.3

-0.2

2.9

1.1

3.5

3.2

D 3

0.0

-1.9

-3.4

-3.8

-3.8

D 4

0.0

1.9

3.4

3.8

3.8

D 5

-0.3

-0.2

0.6

-1.3

-1.2

-1.6

D 6

0.4

0.3

-0.8

1.8

1.6

2.1

Рис. 4.5. – Эпюра поперечных сил верхнего неразрезного пояса

Рис. 4.6. – Эпюра изгибающих моментов верхнего неразрезного пояса

Расчет раскосов

Принимаем раскосы изготовленные из клееной древесины и состоящими из четырех досок сечением 3,3х11,1 см после фрезерования.

Геометрические характеристики поперечного сечения раскосов.

; ;

;

Расчет производим по раскосу D3 т.к. в его поперечном сечении действует максимальное сжимающее усилие.

; ;

;

Прочность раскоса обеспечена.

Проверим раскос D1.

; ;

;

Прочность раскоса обеспечена.

Расчет опорного узла

Проверка торца верхнего пояса на смятие:

;

Размеры упорной пластины 1х11,1х24 см.

Поскольку в узлах неразрезного верхнего пояса установлены стальные прокладки, увеличивающие расстояние между концами-наконечниками, то к концам-наконечникам в местах соединения их с раскосами следует приварить выравнивающие пластинки соответствующей толщины.

Расчет опорной плиты

Рассчитываем опорную плиту. Полагаем, что опорная плита башмака опирается на мауэрлатный брус, . Принимаем размеры опорной плиты 25х26 см.

Опорная реакция .

Напряжения смятия под опорной плитой:

Изгибающий момент в консоли опорной плиты при ширине опорной полосы 1 см к высоте .

Задаемся толщиной плиты 1,2 см. Момент сопротивления поперечного сечения полосы, шириной 1,2 см:

Исходные данные

Запроектировать клеефанерную балку покрытия над зданием склада полиграфической продукции, расположенном в г. Тикси. Группа конструкций А- I. Пролет балки 18 м. Шаг конструкций 4,5 м. Ограждающие конструкции – утепленная клеефанерная плита под мягкую кровлю. В качестве утеплителя принимаем жесткие минераловатные плиты. Кровля – рубероидная (3 слоя рубероида, уложенного на мастике). Район строительства по снеговой нагрузке – IV.

Изготовление конструкций заводское. Материал: древесина-сосна II -го сорта, фанера-ФСФ сорта В/ВВ, клей резорциновый ФР-12. Покрытие укладывается непосредственно на балки.

Две фанерные стенки из водостойкой фанеры приняты толщиной 10 мм, каждую приклеиваем с наружных сторон поясов. Оба пояса балки приняты одинакового сечения из четырех вертикальных слоев досок. Средние слои выполнены из черновых заготовок по сортаменту пиломатериалов 150х40 мм. После сушки и фрезерования 142х33 мм. Крайние слои выполнены из таких же досок с продольной их распиловкой на две узкие доски размер которых после фрезерования 68х33 мм. Между ними зазор 6 мм.

Соединение досок нижнего пояса по длине выполняем зубчатым стыком вразбежку, чтобы в сечении стыковалась только одна доска. Доски верхнего пояса имеют один стык в коньке, который выполняют впритык и перекрывают парными накладками на болтах. В фанерных листах стыки волокна наружных шпонов расположены вдоль балки, поэтому стыкование фанеры осуществляем на «ус».

Для обеспечения жёсткости фанерных стенок из их плоскости между стенками поставлены рёбра жёсткости, склееные из 4-х досок после фрезерования, имеющих сечение в чистоте 117х132 мм. Расстояние между осями рёбер принимаем равным размерам фанерного листа –1525х1524 мм. После обрезки кромок его размеры 1480х1480 мм. При этом расстояние между осями рёбер жёсткости получается равным длине фанерного листа, уменьшенного на длину соединения, которое равно десятикратной толщине фанеры , тогда . Первые панели от опоры имеют меньшую длину .

Сбор нагрузок

Для определения расчетных усилий в элементах клеефанерной балки рассматриваются следующие сочетания нагрузок на горизонтальную проекцию:

- постоянная и временная по всему пролету.

Схемы нагружения клеефанерной балки снеговой и ветровой нагрузкой приведены в СНиП 2.01.07-85*.

В расчете клеефанерной балки рассмотрим 1 вариант загружения снеговой нагрузкой:

- равномерно распределенная по всему пролету;

Нагрузки на 1 м² приведены в таб. 4.1.

Таблица 4.1

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка,	Коэффициент надежности по нагрузке,	Расчетная нагрузка,

Постоянные нагрузки

1. Собственный вес клеефанерной плиты (без утеплителя и рулонной кровли). 0,231 1,1 0,254 2. Кровля мягкая(3 слоя рубероида). 0,120 1,3 0,156 3. Утеплитель (жесткие минераловатные плиты). 0,088 1,2 0,106 4. Пароизоляция 0,020 1,2 0,024 5. Собственный вес балки. 0,120 1,1 0,130

Итого:

0,579 0,670

Временные нагрузки

6. Снеговая - - 2,400 7. В т.ч. длительная 0,840 - -

Итого:

1,419 3,070

Собственный вес балки определяется по формуле:

где - нормативная постоянная нагрузка от конструкций покрытия

- нормативная снеговая нагрузка

- расчётный пролёт, м

- коэффициент собственного веса конструкции

Приведение нагрузок

Определим погонные нормативные и расчетные нагрузки.

Нормативная нагрузка

Расчётная нагрузка

Конструктивный расчет

Статический расчёт балки

Опорные реакции балки

Максимальный изгибающий момент в середине пролёта балки

Расстояние от опоры до сечения, где нормальные напряжения имеют наибольшее значение:

Высота балки в опорном сечении , а высота между центрами поясов

Вычисляем параметры расчетного сечения балки:

Высота сечения балки в расчётном сечении:

Высота сечения между центрами поясов:

Изгибающий момент в расчётном сечении на расстоянии от оси опорной площадки:

Приведённый к древесине поясов момент инерции поперечного сечения балки при

Расстояние от оси левого опорного ребра до оси первого промежуточного ребра жёсткости:

Расстояние от левой опоры до середины первой панели:

Расстояние от опоры до середины второй панели

Изгибающие моменты:

В середине первой панели

В середине второй панели

Статический расчет фермы

Сбор нагрузок на ферму

При определении нагрузки от собственного веса крыши приняты: рабочий настил в виде обрешетки из брусков 6´5 см, расположенных через 20 см, с пролетом, равным расстоянию между прогонами l _н = 1,15 м, и неразрезные прогоны из двух досок 2´5´20 см с пролетами по 6 м (рис. 3).

Постоянная нагрузка от собственного веса покрытия.

Таблица 3. Расчет веса конструкций покрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м²	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м²
Мягкая черепица «Pikipoika» (Финляндия)	0,082	1,3	0,107
Рулонный материал левизол (ТУ 5774-058-113221100-95)	0,012	1,3	0,016
Защитный настил из досок 19 мм	0,093	1,3	0,121
Обрешетка из брусков 6´5 см, расположенных через 20 см	0,086	1,2	0,112
Два слоя минераловатных плит на синтетическом связующем (ГОСТ 9573-82) плотностью 60 кг/м³ и толщиной (2´7) = 14 см.	0,084	1,2	0,101
Пароизоляция из 1 слоя пергамина	0,07	1,2	0,091
Подшивка из досок 19 мм	0,093	1,2	0,121
Прогоны из двух досок 2´5´20 см с расстоянием между ними 1,15 м	0,087	1,2	0,113
		Итого (g _кр):	0,781

Принимая вес покрытия равномерно распределенным по площади его горизонтальной проекции, получим вес крыши на единицу площади плана путем умножения полученного выше веса на коэффициент:

где s = 25,74 м – длина дуги верхнего пояса.

В таком случае расчетный вес крыши:

кН/м².

Погонное значение расчетной нагрузки от веса покрытия:

кН/м.

Постоянная нагрузка от собственного веса фермы со связями определяем по формуле:

кН/м².

где k _с.в. = 3,0 – коэффициент собственного веса стропильной фермы со связями.

Расчетная погонная нагрузка от собственного веса фермы:

кН/м.

Суммарное значение расчетной постоянной нагрузки на ферму:

кН/м.

Рис. 12. Схема постоянной нагрузки на сегментную ферму.

Узловые силы на рис. 12: кН;

кН.

Силы F₀ и F₄ приложены к колонным и в расчете фермы не учитываются.

Опорные реакции: кН.

Снеговая нагрузка.

Хотя сбор снеговой нагрузки был уже упомянут в п. 1.3.1, повторимся, проведя его снова.

Город Ярославль находится в III снеговом районе (карта 1 СНиП 2.01.07-85*). Следовательно, нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли s_о = 1,0 кПа (табл. 4 СНиП 2.01.07-85*).

Линейно распределенная нагрузка от снега на обрешетину:

где g _f – коэффициент надежности по нагрузки, для снеговой нагрузки по п. 5.7 СНиП 2.01.07-85* равен 1,6, так как отношение нормативного значения равномерно распределенной нагрузки от покрытия g_n = 0,607×1,07 = 0,649 кН/м² к нормативному значению веса снегового покрова s₀ = 1,0 кН/м², равно g_n / s₀ = 0,649, что меньше 0,8.

m - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемы в соответствии с прил. 3 СНиП 2.01.07-85*;

В – шаг поперечных рам.

Подставив эти значения, получим:

кН/м.

Первый вариант снеговой нагрузки.

Нагрузка принята такой же, как для плоской кровли с уклоном a < 25°, т.е. равномерно распределенная нагрузка по прямой с коэффициентом m = 1,0 (рис. 13).

Рис. 13. Схема первого варианта снеговой нагрузки.

Узловые силы: кН;

кН.

Опорные реакции: кН.

Второй вариант снеговой нагрузки.

Рис. 14. Схема третьего варианта снеговой нагрузки.

Коэффициент: .

Узловые силы: кН;

кН;

где S_i – соответствующие площади участков эпюры давления на ферму, полученные графически.

Опорные реакции:

кН;

кН.

Третий вариант снеговой нагрузки.

В соответствии с п. 2 прил. 3 СНиП 2.01.07-85 снеговая нагрузка для здания со сводчатыми покрытиями рассмотрим вариант загружения, показанный на рис. 15.

Рис. 15. Схема второго варианта снеговой нагрузки.

Там же находим, что коэффициент

Очевидно, что давление снега на ферму по третьему варианту загружения менее эффективно первого варианта, т.к. ордината криволинейной эпюры на рис. 15 менее значения равномерного давления, показанного на рис. 13. То есть не имеет смысла рассматривать третий вариант снеговой нагрузки в качестве расчетной.

Расчет элементов фермы

Расчет верхнего пояса

Криволинейное очертание и наличие нагрузки между узлами вызывают в элементах верхнего пояса осевое сжатие и поперечный изгиб. Вследствие этого расчет элементов верхнего пояса производим как внецентренно сжатых стержней.

Элемент В-1.

Определяем усилия, действующие в расчетном сечении панели посередине ее длины (рис. 17).

Рис. 17. Расчетная схема верхнего пояса.

Погонная нагрузка от веса крыши и снега вызывает в сечении пояса изгибающий момент, вычисляемый, как для простой балки с пролетом, равным проекции панели на горизонталь:

кНм,

где

кН/м.

Стрелы выгиба стержня: см.

Продольная сжимающая сила вызывает в том же сечении, вследствие кривизны пояса, отрицательный изгибающий момент: кНм.

Расчетный изгибающий момент в поясе: кНм.

В случае односторонней снеговой нагрузки, расположенной на правой половине фермы, изгибающий момент в левой панели, вызываемой постоянной нагрузкой будет равен кНм.

Продольное усилие в пояса В-1 для односторонней нагрузки справа равно (табл. 4)

кН.

Отрицательный изгибающий момент в поясе: кНм.

Суммарный момент равен: кНм.

Элемент В-3.

Аналогично элементу верхнего пояса В-1.

Изгибающий момент в середине панели от местной нагрузки при полном загружении фермы (рис. 17):

кНм.

Отрицательный изгибающий момент: кНм.

Расчетный изгибающий момент в поясе: кНм.

Продольное усилие в пояса В-1 для односторонней нагрузки справа равно (табл. 4)

кН.

Отрицательный изгибающий момент в поясе: кНм.

Суммарный момент равен: кНм.

Расчетные усилия в поясе фермы для всех случаев загружения приведены в табл. 5.

Таблица 5. Усилия в сечениях верхнего пояса фермы

Сечение	Сочетание нагрузок	Расчетные величины
Сечение	Сочетание нагрузок	N, кН	М, кНм
Середина элемента В-1	постоянная + полный снег	– 304,8	– 16,38
То же	постоянная + снег справа	– 177,8	– 22,22
Середина элемента В-3	постоянная + полный снег	– 282,0	+ 4,53
То же	постоянная + снег справа	– 194,5	– 29,29

Сопоставляя полученные величины, видим, что расчетными являются два первых случая загружения.

Подбор и проверка сечения.

Зададимся сечением верхнего пояса 160´396 мм (рис. 18). Сечение состоит из 12 слоев досок толщиной по 33 мм (доски толщиной 40 мм с острожной с двух сторон).

Рис. 18. Сечение верхнего пояса фермы.

Моменты инерции сечения:

см⁴;

см⁴.

Момент сопротивления сечения:

см³.

Площадь сечения:

см².

Расчетная длина панели пояса при расчете на продольный изгиб l₀ = 6,4 м.

Проверку несущей способности панели верхнего пояса производим как для внецентренного сжатого стержня с учетом предварительного изгиба досок введением коэффициента т_ги:

где m _ги = 1 – коэффициент условий работы для гнутых элементов, работающих на сжатие и изгиб, при отношении

по п. 3.2.ж СНиП II-25-80;

m _б = 1 – коэффициент условий работы, учитывающий влияние размеров поперечного сечения, находится по п. 3.2.д СНиП II-25-80;

m _сл = 1 – коэффициент условий работы, учитывающий толщину слоев дощатоклееных балок, значение по п. 3.2.е СНиП II-25-80;

x – коэффициент, учитывающий дополнительный изгиб от продольной силы N:

Где - по п. 4.3 СНиП II-25-80;

гибкость элемента в плоскости фермы: , т.е.

В 1-м случае загружения кН;

кНм = 1638 кНсм.

Подставляем полученные величины в формулу

кН/см² = 11,2 МПа < МПа.

Во 2-м случае загружения кН;

кНм = 2222 кНсм.

кН/см² = 9,7 МПа < МПа.

Проверим устойчивость плоской формы изгиба по формуле (33) СНиП II-25-80:

, т.е.

;

где k _ф - коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l₀, определяемый по табл. 2 прил. 4 СНиП II-23-80, равен 1,13; ;

Подставив найденные величины, получим

Устойчивость верхнего пояса из плоскости фермы обеспечена.

Расчет нижнего пояса

Расчетное усилие в поясе N = 269,9 кН.

По табл. 51 СНиП II-23-81 Находим расчетное сопротивление стали С235 растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести R_y = 23 кН/см².

Необходимая площадь сечения стального пояса из условий прочности на растяжение:

см².

Принимаем два равнополочных уголка сечением 63´5 с площадью сечения:

см².

Гибкость нижнего пояса в вертикальной плоскости:

т.е. не превышает предельную гибкость, найденную по табл. 20 СНиП II-23-81.

Узел примыкания стойки 1-2 к нижнему поясу (рис. 19) принимаем конструктивно, причем сечение этой стойки тоже принимается без расчета, т.к. усилие в ней нулевое при любых сочетаниях нагрузок на ферму.

Рис. 19. Сечение нижнего пояса фермы и деталь подвески.

Расчет раскоса

Расчетные усилия: N = 38,4 кН, N ’ = – 38,8 кН.

Зададимся сечением раскоса 160´165 мм (рис. 20). Сечение состоит из 5 слоев досок толщиной по 33 мм (доски толщиной 40 мм с острожной с двух сторон).

Рис. 20. Сечение раскоса фермы.

Моменты инерции сечения:

см⁴;

см⁴.

Площадь сечения:

см².

Расчетная длина панели пояса при расчете на продольный изгиб l₀ = 6,94 м.

Проверка прочности на осевое растяжение: ,

где m _б = 1 – коэффициент условий работы, учитывающий влияние размеров поперечного сечения, находится по п. 3.2.д СНиП II-25-80;

m _сл = 1 – коэффициент условий работы, учитывающий толщину слоев дощатоклееных балок, значение по п. 3.2.е СНиП II-25-80.

кН/см² = 1,5 МПа < МПа.

Проверка прочности на осевое сжатие: ,

где j_min = j _у и равно - по п. 4.3 СНиП II-25-80;

гибкость элемента в плоскости фермы: , т.е.

;

кН/см² = 11,1 МПа < МПа.

1.3.5. Расчет стойки 3–3'

Расчетные усилия: N = 10,2 кН, N ’ = – 8,0 кН.

Зададимся сечением стойки 160´132 мм (рис. 21). Сечение состоит из 4 слоев досок толщиной по 33 мм (доски толщиной 40 мм с острожной с двух сторон).

Рис. 21. Сечение стойки фермы.

Моменты инерции сечения:

см⁴;

см⁴.

Площадь сечения:

см².

Расчетная длина панели пояса при расчете на продольный изгиб l₀ = 4,0 м.

Проверка прочности на осевое растяжение: ;

кН/см² = 0,48 МПа < МПа.

Проверка прочности на осевое сжатие: ,

где j_min = j _х и равно - по п. 4.3 СНиП II-25-80;

гибкость элемента в плоскости фермы: < 120.

;

кН/см² = 0,14 МПа < МПа.

Опорный узел

Расчетные усилия: N_B = – 304,8 кН, N _Н =269,9 кН.

Соединение верхнего пояса с нижним осуществляется лобовым упором в плиту сварного башмака.

Рассчитаем длину швов для прикрепления уголков нижнего пояса к фасонкам узла. Сварка полуавтоматическая проволокой Св-08А.

Согласно табл. 4 СНиП II-23-81 расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу шва:

кН/см²,

где g _wm = 1,25, - коэффициент надежности по материалу шва.

По табл. 4 СНиП II-23-81 расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу границы сплавления:

кН/см².

Зададимся катетом шва k_f = 6 мм.

По табл. 34 СНиП II-23-81 для выбранного типа сварки примем соответствующие коэффициенты для расчета углового шва:

b _f = 0,9 – по металлу шва;

b _z = 1,05 – по металлу границы сплавления.

Определим, какое сечение в соединении является расчетным:

кН/см²,

следовательно, расчетным является сечение по металлу шва.

Длина шва, прикрепляющего нижний пояс к фасонкам опорного узла:

см.

Принимаем 4 шва по 10 см с общей расчетной длиной

см.

Длина швов прикрепляющих упорный швеллер к узловым фасонкам:

см.

Принимаем общую длину швов в соединении швеллера с фасонками, равную 35 см.

Упорный швеллер предварительно назначаем №24 с моментом сопротивления W _у = 31,6 см³. Проверим прочность швеллера на изгиб от давления торца верхнего пояса:

кН/см² < кН/см².

Смятие торца верхнего пояса проверим по формуле

кН/см² = 7,9 МПа < МПа.

Рис. 22. Чертеж опорного узла фермы.

=Определим толщину опорной плиты.

Площадь опирания:ь см².

Опорная реакция от полной нагрузки Р = 185,5 кН.

Реактивное давление на опорный лист: кН/см².

Момент, изгибающий консольную часть опорной плиты: кНсм,

где см – ширина консольной части плиты.

Изгибающий момент в средней части плиты, считая края плиты защемленными:

кНсм.

Необходимая толщина плиты: см.

Принимаем толщину плиты равной 14 мм.

Промежуточный узел верхнего пояса.

Усилия, действующие в узле: N _B _-1 = – 304,8 кН; N _B _-2 = –282,0 кН; N_2-3 = 38,4 кН; N’_2-3 = – 38,8 кН.

Центральный болт.

Прикрепление раскоса к верхнему поясу осуществляется одним центральным болтом d = 2,4 см, имеющим четыре среза. Работу двух срезов в соединении с накладками принимаем в расчете с коэффициентом условий работы g _с = 0,5, учитывая таким образом податливость крепления накладок к поясу. Расчетное число срезов болта п = 2 + 0,5×2 = 3.

Несущая способность этого соединения определяется:

– по смятию древесины (табл. 17 СНиП II-25-80):

кН,

где с = 16 см – ширина верхнего пояса;

k _a - коэффициент, учитывающий угол наклона усилия к волокнам древесины a = 43,77° (табл. 19 СНиП II-25-80);

– по изгибу болта:

кН;

Найденные величины превышают наибольшее усилие в раскосе N’_2-3 = – 38,8 кН.

Металлические накладки прикрепляются к раскосу четырьмя глухарями d = 2 см; l = 12 см – по два глухаря с каждой стороны раскоса.

Несущая способность прикрепления глухарями накладок к раскосу:

– по смятию древесины:

кН > 38,8 кН,

где а = l - d _н = 12 – 0,8 = 11,2 см – длина защемления глухаря в древесине;

d _н – толщина накладки;

т – число глухарей.

– по изгибу нагеля:

кН > 38,8 кН.

Рис. 23. Чертеж промежуточного узла верхнего пояса.

Стальные накладки.

Накладки рассчитываем на растяжение и сжатие с учетом продольного изгиба из плоскости фермы.

Сечение накладки 0,8´8,0 см.

Площадь сечения: см²;

см².

Гибкость накладки из плоскости фермы: < 150,

где l₀ = 46,5×0,7 = 32,6 см – расчетная длина накладки при расчете на продольный изгиб, считая один конец закладки защемленным (табл. 71,а СНиП II-23-81).

Коэффициент устойчивости при l _х = 141 j = 0,356 (табл. 72 СНиП II-23-81).

Проверяем несущую способность накладки:

– по прочности: кН/см² < кН/см²;

– по устойчивости: кН/см² > кН/см².

Средний узел нижнего пояса.

Стойка 3-3’ при расчетном усилии N _3-3’ = 10,2 кН прикрепляется к узлу нижнего пояса двумя глухарями d = 2,0 см, l = 12,0 см.

Каждый раскос с расчетным усилием, равным N _2-3 = 38,8 кН, прикрепляется четырьмя такими же глухарями (см. расчет промежуточного узла). В среднем узле осуществляется стык нижнего пояса при помощи накладок и вертикальных фасонок.

Длина швов для прикрепления уголков к фасонкам определена в расчете опорного узла фермы.

Рис. 24. Чертеж среднего узла нижнего пояса.

Коньковый узел.

Прикрепление стойки 3-3' назначается конструктивно. Стык блоков верхнего пояса выполняется аналогично конструкции промежуточного узла верхнего пояса.

Рис. 25. Чертеж конькового узла.

Расчет веса фермы

Таблица 7. Показатели веса и расхода материалов одной фермы

Конструкции/детали	Кол-во	Размеры, м			Площадь, м²	Объем, м³	Плотность, кг/м³	Масса
Конструкции/детали	Кол-во	длина	высота (диам.)	ширина (толщ.)	Площадь, м²	Объем, м³	Плотность, кг/м³	Масса
Каркас фермы
Верхний пояс	4	6,436	0,396	0,16	0,06336	1,63114	500	815,6
Раскос	2	6,94	0,165	0,16	0,0264	0,366432	500	183,2
Деревянная стойка	1	4	0,132	0,16	0,02112	0,08448	500	42,2
Нижний пояс	2	12	Погонный вес 4,81					115,4
Мет. стойка	2	2,98	0,012		0,000113	0,000674	7820	5,27
Опорный узел
Фасонка	2	0,26	0,295	0,008	0,00236	0,001227	7820	9,60
Швеллер №24	1	0,16	Погонный вес 24					3,84
Ребро жесткости	1	0,16	0,16	0,008	0,00128	0,000205	7820	1,60
Промежуточный узел верхнего пояса
Глухари d=2см	4	0,012	Вес 1000 шт. 323					1,29
Центр. болт d=2,4см	1	0,046	Погонный вес 3,55					0,163
Болты d=1,6см	8	0,046	Погонный вес 1,58					0,581
Гнутый лист	1	0,96	0,05	0,004	0,0002	0,000192	7820	1,50
Накладка на раскос	2	0,726	0,08	0,008	0,00064	0,000929	7820	7,27
Брусок	2	1,24	0,175	0,12	0,021	0,05208	500	26,0
Средний узел нижнего пояса
Фасонка	2	0,6	0,21	0,008	0,00168	0,002016	7820	15,77
Накладка на уголок	2	0,6	0,075	0,005	0,000375	0,00045	7820	3,52
Болты d=1,2см	2	0,24	Погонный вес 0,89					0,427
Болты d=1,2см	2	0,2	Погонный вес 0,89					0,356
Глухари d=2см	12	0,012	Вес 1000 шт. 323					3,88
Коньковый узел
Глухари d=1,2см	4	0,012	Вес 1000 шт. 114					0,456
Центр. болт d=2,4см	1	0,046	Погонный вес 3,55					0,163
Болты d=1,6см	8	0,046	Погонный вес 1,58					0,581
Болты d=1,2см	2	0,24	Погонный вес 0,89					0,427
Накладка на стойку	2	0,57	0,08	0,008	0,00064	0,00073	7820	5,71
Брусок	2	1,24	0,175	0,12	0,021	0,05208	500	26,0
Прочее
Брусок (связи)	1	4,25	0,15	0,075	0,01125	0,047813	500	23,9
Брусок (связи)	2	3	0,15	0,075	0,01125	0,0675	500	33,8
Уголки ниж. пояса	14	0,28	Погонный вес 3,77					14,78

По табл. 7 находим:

– нормативный вес фермы:

кг = 13,17 кН;

– примерный расход дерева: 2,3 м³;

– расход металла: 192,61 кг.

Нагрузки на раму

Нормативное значение собственного веса рамы:

Ветровая нагрузка при данной схеме рамы и малой высоте стойки (Н<4м) не учитывается, так как разгружает раму.

Расчетная нагрузка на 1 м горизонтальной проекции рамы:

постоянная g = 0,268 ^. 4,5 = 1,206 кН/м;

нагрузка от снега s = 0,9 ^. 4,5 = 4,05 кН/м;

полная нагрузка q = (g + s) = 1,206 + 4,05 = 5,256 кН/м;

Таблица 5.1. Нагрузки на 1 м² плана здания, кПа

Наименование нагрузки	Нормативная	g_f	Расчетная
Постоянная:
Трехслойная светопрозрачная плита из полиэфирного стеклопластика	0,15/0,949= =0,158	1,1	0,174
Собственный вес рамы	0,085	1,1	0,094
Итого g :	0,243	-	0,268
Временная:
Снеговая s	0,63	-	0,9
Всего:	0,873		1,168

Статический расчет рамы

Статический расчет рамы производим по внешней грани ригеля и стойки. Координаты расчетных сечений рамы (рисунок 5.1.):

Сечение	1	2	3	4	5	6	7	8
x, м	0	0	2	4	4	2	0	0
y, м	1,4	2,8	3,47	4,13	4,13	3,47	2,8	1,4

Максимальное значение изгибающего момента М в карнизе рамы возникает от действия полной нагрузки, расположенной на всем пролете конструкции. При таком расположении полной нагрузки опорные реакции определяем из выражений:

А = В = q ^. l / 2 = 5,256 ^.12 / 2 = 31,54 кН;

Н = q ^. l² / 8 ^. f = 5,256 ^.12²/ 8 ^. 4,8 = 19,71 кН.

Значение изгибающих моментов в сечениях рамы, показанные ниже, определены по формуле:

Сечение	1	2	3	4	5	6	7	8
М, кН^.м	-27,60	-55,18	-7,31	+36,76	+36,76	-7,31	-55,18	-27,60

Нормальная сила сжатия в биссектрисных сечениях 2 и 7 (рис. 2.2.), где действует максимальный изгибающий момент М=55,18 кН^.м,

Поперечную силу, действующую вдоль сочленения ригеля и стойки в карнизе рамы (сечения 2 и 7), определяем:

от полной нагрузки, расположенной на всем пролете рамы:

от постоянной и снеговой нагрузок, расположенных на половине пролета рамы:

Расчет конькового узла рамы

Конструкция конькового узла представлена на рисунке 5.4.

Максимальное усилие Н =19,71 кН передается на торцевую часть элементов ригеля через детали размером , выполненных из стали марки ВСт3пс6-1. Напряжение смятия древесины под ними:

где

Поперечная сила в коньке через упорный элемент размером 30х80х20 мм и пластину сечением (сталь марки ВСт3пс6-1) воспринимается двумя глухарями диаметром 16 мм и длиной 120 мм.

Напряжение от изгиба в упорном штыре:

где

Расчет прочности сечения растянутой пластины:

где

Определяем расчетную несущую способность одного глухаря из условий:

смятия древесины:

изгиба глухаря:

Проверяем несущую способность соединения:

Боковые накладки в виде досок сечением после фрезерования 45х100 мм, длиной 500 мм, прикрепляются к клееным элементам ригеля рамы болтами диаметром 16 мм, позволяют фиксировать положение элементов ригеля в плоскости рамы.

* Коэффициент надежности по нагрузке g_f для снеговой нагрузки следует принимать равным 1,4. При расчете элементов конструкции покрытия, для которых отношение учитываемого нормативного значения равномерно распределенной нагрузки от веса покрытия (включая вес стационарного оборудования) к нормативному значению веса снегового покрова S₀ менее 0,8, следует принимать равным 1,6 ( п. 5.7 СНиП 2.01.07-85).

Итого (в проекции на ось У) на один прогон при шаге прогонов 600 мм:

- постоянная нагрузка ;

- снеговая нагрузка ;

- нормативная (постоянная + снеговая) нагрузка .

Расчет по 1-ой схеме нагружения: .

Максимальный изгибающий момент, возникающий в прогоне, равен

Максимальная поперечная сила в сечении:

кН.

Требуемый момент сопротивления сечения равен: .

Задаюсь шириной сечения мм. Тогда высота сечения м. Принимаю размер сечения прогона мм.

Момент сопротивления принятого сечения: м³;

Нормальное напряжение в сечении составит: .

Проверка на скалывание:

Устойчивость плоской формы деформирования:

;

Расчет прогона по II предельному состоянию:

; ;

. Следовательно, прогиб прогона не превышает предельно допустимого значения.

Расчет по 2-ой схеме нагружения: , кН.

Максимальный изгибающий момент, возникающий в прогоне, равен

Максимальная поперечная сила в сечении:

кН.

Вес прогона на 1 м² конструкции составляет:

1.5. Определение усилий в элементах системы

Нагрузки на 1 м² плана здания

Таб. 4

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка , кПа
Постоянная (с учетом веса прогонов)	/0,97=0,31	1,1	0,34
Собственный вес системы	0,13	1,1	0,14
Итого постоянная:			0,48
Снеговая	1,0	1,6	1,6

Для снеговой нагрузки , так как .

Собственный вес системы определяется из выражения:

Нагрузки на 1 м системы составляют:

- постоянная (включая собственный вес) ;

- временная (снеговая) .

Система рассчитывается на два варианта сочетания нагрузок:

1) постоянная и временная нагрузка на всем пролете

2) постоянная нагрузка на всем пролете и временная на половине пролета.

При первом варианте сочетания нагрузок имеем:

Опорные реакции кН;

Усилие в затяжке кН.

Нормальная сжимающая сила в верхнем поясе у опор:

кН.

Нормальная сжимающая сила в середине верхнего пояса:

кН.

Изгибающий момент в четверти пролета:

При втором варианте сочетания нагрузок:

Опорные реакции кН;

кН.

Усилие в затяжке кН.

Дата: 2019-02-25, просмотров: 297.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒